大爆炸核合成中电子散射的多组分相对论玻尔兹曼方程分析
核理论
2020-06-29 v2 宇宙学与河外天体物理
摘要
大爆炸核合成（BBN）作为约束早期宇宙物理的手段具有重要价值，并且它是辐射主导时期的唯一探针。BBN中的一个基本假设是核速度分布服从麦克斯韦-玻尔兹曼（MB）统计，如同在恒星中一样。具体而言，BBN时期的特征是稀薄的重子等离子体，其中核的速度分布主要由与温和相对论性电子的主导库仑弹性散射决定。因此必须从多组分相对论玻尔兹曼方程推导出反应核的动量分布。然而，完整的多组分相对论玻尔兹曼方程最近才被分析，其解仅在一些特殊情况中被求出。此外，已提出多种方案将非热成分引入BBN环境，从而改变反应核的热分布。在此，我们在BBN背景下构建相对论玻尔兹曼方程。我们还推导了一个朗之万模型并进行相对论蒙特卡洛模拟，以澄清BBN期间的重子分布，并可用于分析任何非热注入的弛豫过程。通过这些分析我们表明，热化过程导致的核分布函数即使在BBN相关的最相对论性环境中也保持非常接近MB统计。因此，标准BBN的预言保持不变。
引用
@article{arxiv.1911.07334,
title = {Analysis of the Multi-component Relativistic Boltzmann Equation for Electron Scattering in Big Bang Nucleosynthesis},
author = {Nishanth Sasankan and Atul Kedia and Motohiko Kusakabe and Grant J Mathews},
journal= {arXiv preprint arXiv:1911.07334},
year = {2020}
}
备注
8 pages, 2 figures. This paper supersedes arXiv:1810.05976